Andreas Niebel, Damien Formey, Patrick Wincker, Julie Poulain, Christophe Roux, Laurent Gentzbittel, Christine Lelandais-Brière, Caroline Hartmann, Cécile Ben, Pilar Bustos-Sanmamed, Florian Frugier, Erika Sallet, Martin Crespi, Frédérick Gavory, Jean Combier, Frédéric Debellé, Jérôme Gouzy, Laboratoire de Recherche en Sciences Végétales (LRSV), Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Unité mixte de recherche interactions plantes-microorganismes, Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées, Institut des sciences du végétal (ISV), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire Ecologie Fonctionnelle et Environnement (ECOLAB), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut Ecologie et Environnement (INEE), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Observatoire Midi-Pyrénées (OMP), Météo France-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Météo France-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Peptides et petits ARN, Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Genoscope - Centre national de séquençage [Evry] (GENOSCOPE), Université Paris-Saclay-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), Interactions Microbiennes dans la Rhizosphère et les Racines, Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Laboratoire Ecologie Fonctionnelle et Environnement (LEFE), Institut Ecologie et Environnement (INEE), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Observatoire Midi-Pyrénées (OMP), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Météo-France -Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Météo-France -Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Observatoire Midi-Pyrénées (OMP), Météo France-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Météo France-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), and Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées
Background: Legume roots show a remarkable plasticity to adapt their architecture to biotic and abiotic constraints, including symbiotic interactions. However, global analysis of miRNA regulation in roots is limited, and a global view of the evolution of miRNA-mediated diversification in different ecotypes is lacking. Results: In the model legume Medicago truncatula, we analyze the small RNA transcriptome of roots submitted to symbiotic and pathogenic interactions. Genome mapping and a computational pipeline identify 416 miRNA candidates, including known and novel variants of 78 miRNA families present in miRBase. Stringent criteria of pre-miRNA prediction yield 52 new mtr-miRNAs, including 27 miRtrons. Analyzing miRNA precursor polymorphisms in 26 M. truncatula ecotypes identifies higher sequence polymorphism in conserved rather than Medicago-specific miRNA precursors. An average of 19 targets, mainly involved in environmental responses and signalling, is predicted per novel miRNA. We identify miRNAs responsive to bacterial and fungal pathogens or symbionts as well as their related Nod and Myc-LCO symbiotic signals. Network analyses reveal modules of new and conserved co-expressed miRNAs that regulate distinct sets of targets, highlighting potential miRNA-regulated biological pathways relevant to pathogenic and symbiotic interactions. Conclusions: We identify 52 novel genuine miRNAs and large plasticity of the root miRNAome in response to the environment, and also in response to purified Myc/Nod signaling molecules. The new miRNAs identified and their sequence variation across M. truncatula ecotypes may be crucial to understand the adaptation of root growth to the soil environment, notably in the agriculturally important legume crops. Fil: Formey, Damien. Centre National de la Recherche Scientifique; Francia. Université de Toulouse; Francia Fil: Sallet, Erika. Institut National de la Recherche Agronomique; Francia Fil: Lelandais Brière, Christine. Université Paris Diderot - Paris 7; Francia Fil: Ben, Cécile. Université de Toulouse; Francia Fil: Bustos Sanmamed, Maria del Pilar. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Rosario. Instituto de Biología Molecular y Celular de Rosario. Universidad Nacional de Rosario. Facultad de Ciencias Bioquímicas y Farmacéuticas. Instituto de Biología Molecular y Celular de Rosario; Argentina. Université Paris Diderot - Paris 7; Francia Fil: Niebel, Andreas. Institut National de la Recherche Agronomique; Francia Fil: Frugier, Florian. Centre National de la Recherche Scientifique; Francia Fil: Combier, Jean Philippe. Centre National de la Recherche Scientifique; Francia Fil: Debellé, Frédéric. Institut National de la Recherche Agronomique; Francia Fil: Hartmann, Caroline. Université Paris Diderot - Paris 7; Francia Fil: Poulain, Julie. Commissariat A Energie Atomique; Francia Fil: Gavory, Frédérick. Commissariat A Energie Atomique; Francia Fil: Wincker, Patrick. Commissariat A Energie Atomique; Francia Fil: Roux, Christophe. Centre National de la Recherche Scientifique; Francia Fil: Gentzbittel, Laurent. Université de Toulouse; Francia Fil: Gouzy, Jérôme. Institut National de la Recherche Agronomique; Francia Fil: Crespi, Martin. Université Paris Diderot - Paris 7; Francia